Цикл воздушной холодильной установки
Схема воздушной холодильной установки представлена на рис. 7.2. Принцип ее действия заключается в следующем. В компрессоре 1 воздух сжимается до давления р2 и нагнетается в теплообменник (охладитель) 2, где от него отводится часть теплоты в количестве q{, полученной в результате сжатия. Затем сжатый воздух поступает в расширительный цилиндр, или детандер 3, где расширяется до начального давления. При расширении его температура понижается до —60...—70 °С. Холодный воздух направляется в теплообменник (охлаждаемое помещение) 4, где к нему подводится теплота в количестве q2.
На рис. 7.3 представлены диаграммы идеального цикла воздушной холодильной установки в 7s- и /щ-координатах. Рассмотрим процессы цикла: 1 — 2— адиабатное расширение воздуха в детандере 3 с понижением температуры от Т до Т2; 2 — 3— изобарный подвод теплоты к воздуху в теплообменнике 4 с возрастанием температуры от Т2 до Г3; 3 — 4 — адиабатное сжатие рабочего тела в компрессоре 1 от давления ръ = р2 до р4 = р, 4—1 — изобарный отвод теплоты q к внешнему источнику с понижением температуры от Т4 до Т.
Работа, затраченная в цикле,
будет
Отсюда
Для адиабатных процессов 1 — 2 и 3—4 можно записать
Рис. 7.3. Цикл воздушной холодильной установки в Ts- (а) и /w-координатах (б)
Так как р2 = р2, Р = Ра, то
Отсюда
Формула для холодильного коэффициента в окончательном виде:
Таким образом, холодильный коэффициент зависит только от отношения давлений р/р2.
Цикл, изображенный на рис. 7.3, называется циклом Лоренца. Сравним его холодильный коэффициент с коэффициентом эквивалентного обратного обратимого цикла Карно, определяемым по формуле (7.1). Эта формула применительно к циклу Карно 1 — 5 — 3 — 6, изображенному на рис. 7.3, а, примет вид
Так как Г3 > Т2, то sк > в. Более низкий холодильный коэффициент цикла воздушной холодильной установки объясняется необратимостью теплообмена в изобарных процессах отвода (4 — 7) и подвода (2 — 3) теплоты к рабочему телу, так как они протекают при конечной разности температур.
